如何防止绝缘栅型场效应管击穿

Shirleykwan 2017-11-23 3061

场效应管

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描述

　　绝缘栅场效应管的种类较多，有PMOS、NMOS和VMOS功率管等，但目前应用最多的是MOS管。MOS绝缘栅场效应管也即金属一氧化物一半导体场效应管，通常用MOS表示，简称作MOS管。它具有比结型场效应管更高的输入阻抗（可达1012Ω以上），并且制造工艺比较简单，使用灵活方便，非常有利于高度集成化。

　　绝缘栅型场效应管工作原理

　　绝缘栅场效应管的导电机理是，利用UGS 控制“感应电荷”的多少来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流ID。若UGS=0时，源、漏之间不存在导电沟道的为增强型MOS管，UGS=0 时，漏、源之间存在导电沟道的为耗尽型MOS管。

　　 MOS管

　　图二

　　图2中衬底为P型半导体，在它的上面是一层SiO2薄膜、在SiO2薄膜上盖一层金属铝，如果在金属铝层和半导体之间加电压UGS，则金属铝与半导体之间产生一个垂直于半导体表面的电场，在这一电场作用下，P型硅表面的多数载流子-空穴受到排斥，使硅片表面产生一层缺乏载流子的薄层。同时在电场作用下，P型半导体中的少数载流子-电子被吸引到半导体的表面，并被空穴所俘获而形成负离子，组成不可移动的空间电荷层（称耗尽层又叫受主离子层）。

　　UGS愈大，电场排斥硅表面层中的空穴愈多，则耗尽层愈宽，且UGS愈大，电场愈强；当UGS 增大到某一栅源电压值VT（叫临界电压或开启电压）时，则电场在排斥半导体表面层的多数载流子-空穴形成耗尽层之后，就会吸引少数载流子-电子，继而在表面层内形成电子的积累，从而使原来为空穴占多数的P型半导体表面形成了N型薄层。由于与P型衬底的导电类型相反，故称为反型层。在反型层下才是负离子组成的耗尽层。这一N型电子层，把原来被PN结高阻层隔开的源区和漏区连接起来，形成导电沟道。

　　用图2所示电路来分析栅源电压UGS控制导电沟道宽窄，改变漏极电流ID 的关系：当UGS=0时，因没有电场作用，不能形成导电沟道，这时虽然漏源间外接有ED电源，但由于漏源间被P型衬底所隔开，漏源之间存在两个PN结，因此只能流过很小的反向电流，ID ≈0；当UGS》0并逐渐增加到VT 时，反型层开始形成，漏源之间被N沟道连成一体。

　　这时在正的漏源电压UDS作用下；N沟道内的多子（电子）产生漂移运动，从源极流向漏极，形成漏极电流ID。显然，UGS愈高，电场愈强，表面感应出的电子愈多，N型沟道愈宽沟道电阻愈小，ID愈大。

　　如何防止绝缘栅型场效应管击穿

　　由于绝缘栅场效应管的输入阻抗非常高，这本来是它的优点，但在使用上却带来新的问题。由于输入阻抗高，当带电荷物体一旦靠近栅极时，在栅极感应出来的电荷就很难通过这个电阻泄放掉，电荷的累积造成了电压的升高，尤其是在极间电容比较小的情况本下，少量的电荷就会产生较高的电压，以至管子还没使用或者在焊接时就已经击穿或者出现指标下降的现象，特别是MOS管，其绝缘层很薄，更易击穿损坏。为了避免出现这样的事故，关键在于避免栅极悬空，也就是在栅源两极之间必须保持直流通路。通常是在栅源两极之间接一个电阻（100K以内），使累积电荷不致过多，或者接一个稳压管，使电压不致超过某一数值。在保存时应使3个电极短路，并放在屏蔽的金属盒内;把管子焊到电路上或取下来时，也应该先将各个电极短路;安装测试时所用的烙铁仪器等要有良好的接地，最好拔掉电烙铁的电源再进行焊接。

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